地球分为三层:中心层是地核,中间是地幔,外层是地壳。
地震剖析
地球表层的岩石圈。地壳岩层受力后快速破裂错动引起地表振动或破坏就叫地震。
由于地质构造活动引发的地震叫构造地震;
由于火山活动造成的地震叫火山地震;
固岩层(特别是石灰岩)塌陷引起的地震叫塌陷地震。
地震是一种及其普通和常见的一种自然现象,但由于地壳构造的复杂性和震源区的不可直观性,关于地震特别构造地震,它是怎样孕育和发生的,其成因和机制是什么的问题,至今尚无完满的解答,但目前科学家比较公认的解释是构造地震是由地壳板块运动造成的。
由于地球在无休止地自转和公转,其内部物质也在不停地进行分异,所以,围绕在地球表面的地壳,或者说岩石圈也在不断地生成、演变和运动,这便促成了全球性地壳构造运动。关于地壳构造和海陆变迁,科学家们经历了漫长的观察、描述和分析,先后形成了不同的假说、构想和学说。
板块构造学说又称新全球构造学说,则是形成较晚(上世纪60年代),已为广大地学工作者所接受的一个关于地壳构造运动的学说。
根据发生的位置分类
板缘地震(板块边界地震):发生在板块边界上的地震,环太平洋地震带上绝大多数地震属于此类。
板内地震:发生在板块内部的地震,如欧亚大陆内部(包括中国)的地震多属此类。
板内地震除与板块运动有关,还要受局部地质环境的影响,其发震的原因与规律比板缘地震更复杂。
火山地震:是由火山爆发时所引起的能量冲击,而产生的地壳振动。
根据震动性质不同分类
天然地震:指自然界发生的地震现象;
人工地震:由爆破、核试验等人为因素引起的地面震动;
脉动:由于大气活动、海浪冲击等原因引起的地球表层的经常性微动。
按地震形成的原因分类
板块构造与地震、火山的关系
火山地震:是由火山爆发时所引起的能量冲击,而产生的地壳振动。火山地震有时也相当强烈。但这种地震所波及的地区通常只限于火山附近的几十公里远的范围内,而且发生次数也较少,只占地震次数的7%左右,所造成的危害较轻。
陷落地震:由于地层陷落引起的地震。这种地震发生的次数更少,只占地震总次数的3%左右,震级很小,影响范围有限,破坏也较小。
诱发地震:在特定的地区因某种地壳外界因素诱发(如陨石坠落、水库蓄水、深井注水)而引起的地震。[10-11]
人工地震:地下核爆炸、炸药爆破等人为引起的地面振动称为人工地震。人工地震是由人为活动引起的地震。如工业爆破、地下核爆炸造成的振动;在深井中进行高压注水以及大水库蓄水后增加了地壳的压力,有时也会诱发地震。
根据震源深度进行分类
地震构造
中源地震:震源深度为60~300公里。
深源地震:震源深度在300公里以上的地震,到目前为止,世界上纪录到的最深地震的震源深度为786公里。
一年中,全球所有地震释放的能量约有85%来自浅源地震,12%来自中源地震,3%来自深源地震。
按地震的远近分类
地方震:震中距小于100公里的地震。
近震:震中距为100~1000公里。
远震:震中距大于1000公里的地震。
按震级大小分类
弱震:震级小于3级的地震;
有感地震:震级等于或大于3级、小于或等于4.5级的地震;
中强震:震级大于4.5级,小于6级的地震;
强震:震级等于或大于6级的地震,其中震级大于或等于8级的叫巨大地震。
按破坏程度分类
一般破坏性地震:造成数人至数十人死亡,或直接经济损失在一亿元以下(含一亿元)的地震;
中等破坏性地震:造成数十人至数百人死亡,或直接经济损失在一亿元以上(不含一亿元)、五亿元以下的地震;
严重破坏性地震:人口稠密地区发生的七级以上地震、大中城市发生的六级以上地震,或者造成数百至数千人死亡,或直接经济损失在五亿元以上、三十亿元以下的地震;
特大破坏性地震:大中城市发生的七级以上地震,或造成万人以上死亡,或直接经济损失在三十亿元以上的地震。
构造地震的分类
打钻放气防止地震发生示意图
主震——余震型地震:主震非常突出,余震十分丰富;最大地震所释放的能量占全序列的90%以上;主震震级和最大余震相差0.7~2.4级。
双震型地震:一次地震活动序列中,90%以上的能量主要由发生时间接近,地点接近,大小接近的两次地震释放。
震群型地震:有两个以上大小相近的主震,余震十分丰富;主要能量通过多次震级相近的地震释放,最大地震所释放的能量占全序列的90%以下;主震震级和最大余震相差0.7级以下。
在地球内部传播的地震波称为体波,分为纵波和横波。
地震波的传播
振动方向与传播方向垂直的波为横波(S波)。来自地下的横波能引起地面的水平晃动。由于纵波在地球内部传播速度大于横波,所以地震时,纵波总是先到达地表,而横波总落后一步。这样,发生较大的近震时,一般人们先感到上下颠簸,过数秒到十几秒后才感到有很强的水平晃动。横波是造成破坏的主要原因。
沿地面传播的地震波称为面波,分为勒夫波和瑞利波。
纵波:振动方向与波的传播方向一致的波,传播速度较快,到达地面时人感觉颠动,物体上下跳动。
横波:振动方向与波的传播方向垂直,传播速度比纵波慢,到达地面时人感觉摇晃,物体会来回摆动。
面波:当体波到达岩层界面或地表时,会产生沿界面或地表传播的幅度很大的波,称为面波。面波传播速度小于横波,所以跟在横波的后面。
传播方式示意图
震源
地球内部直接产生破裂的地方称为震源,它是一个区域,但研究地震时常把它看成一个点。地面上正对着震源的那一点称为震中,它实际上也是一个区域。
震中
根据地震仪记录测定的震中称为微观震中,用经纬度表示;根据地震宏观调查所确定的震中称为宏观震中,它是极震区(震中附近破坏最严重的地区)的几何中心,也用经纬度表示。由于方法不同,宏观震中与微观震中往往并不重合。1900年以前没有仪器记录时,地震的震中位置都是按破坏范围而确定的宏观震中。
震中距
从震中到地面上任何一点的距离叫做震中距。同一个地震在不同的距离上观察,远近不同,叫法也不一样。
震源深度
从震源到地面的距离叫做震源深度。
极震区
震后破坏程度最严重的地区,极震区往往也就是震中所在的地区。
在一定的地方和一定时间内连续发生的一系列具有共同发震构造的一组地震,称为地震序列。
主震震级很突出,释放的地震波能量占全序列总能量的90%以上,或最大震级和次大震级之差在0.8-2.4级,称为主震型序列;
在地震序列中没有一个突出的主震,而是由震级相近的两次或多次地震组成,最大地震释放的能量一般只占全序列总能量的80%以下,或最大震级和次大震级之差小于0.7级,称为震群或多震型序列;
主震震级特别突出,前震和余震都很少且震级也很小,大小地震极不成比例,最大震级和次大震级大于2.5级,称为孤立型或单发型序列。
大地振动是地震最直观、最普遍的表现。在海底或滨海地区发生的强烈地震,能引起巨大的波浪,称为海啸。在大陆地区发生的强烈地震,会引发滑坡、崩塌、地裂缝等次生灾害。
破坏性地震一般是浅源地震。对于同样大小的地震,由于震源深度不一样,对地面造成的破坏程度也不一样。震源越浅,破坏越大,但波及范围也越小,反之亦然。破坏性地震如1976年的唐山地震的震源深度为12公里。
地震可由地震仪所测量,地震的震级是用作表示由震源释放出来的能量,以“里氏地震规模”来表示,烈度则透过“修订麦加利地震烈度表”来表示。地震释放的能量决定地震的震级,释放的能量越大震级越大,地震相差一级,能量相差约30倍。震级相差0.1级,释放的能量平均相差1.4倍。1995年日本大阪神户7.2级地震所释放的能量相当于1000颗二战时美国向日本广岛长崎投放的原子弹的能量。
地震学研究领域的部分知名国际科研机构有:
中国地震局
东京大学地震研究所
加州理工学院
古今中外地震死亡人口之最:大约1201年7月,近东和地中海东部地区的所有城市都遭地震破坏,死人最多,估算约达110万。1556年1月23日发生在中国陕西华县的8.0级地震造成的死亡人数比前者确凿一些,广大灾民病死、饿死,数百里山乡断了人烟,估计死亡83万余人。[37-38]
世界上第一次成功地预报并取得明显减灾实效的地震:1975年2月4日,海城地震(中国的地震工作者成功地预报,被世界科技界称为“地震科学史上的奇迹”)。
世界上最大的地震带:环太平洋地震带(包括南北美洲太平洋沿岸和从阿留申群岛、堪察加半岛、日本列岛南下至中国台湾省,再经菲律宾群岛转向东南,直到新西兰)。
世界上最大的地震海啸:八重山海啸,1771年4月24日发生在日本琉球群岛中的石垣岛(估计巨大海浪的波峰高达84.7米,排山倒海的巨浪将重量达850吨的整座珊瑚礁抛出2.092公里以上。这次海震所击起的海浪,据测它的行进速度为每小时788.557公里)。
世界上有仪器记录的最大地震:1960年5月22日19时11分,智利地震(8.9级,因计算方法不同,也有9.5级的说法)。
世界最典型的城市“直下型地震”:1976年的中国唐山地震和1995年的日本阪神地震。
中国最早的地震记录:中国历史上有关地震的记载,最早见于《竹书记年》,书中提到“三十五年帝命夏后征有苗”、“三十五年帝命夏后征有苗有苗氏来朝”。通鉴外记注引随巢子汲冢纪年云:三苗将亡天雨血夏有冰地坼及泉。太平御鉴引此云:三苗欲灭时地震坼泉涌。帝舜时大约在公元前23世纪,距今已有四千多年历史。
西方记载最早的地震灾难:1755午葡萄牙里斯本地震。